Радіотоксикологічна характеристика 137Сs. Забруднення 137Сs водних екосистем

Загальна інформація про Цезій-137. Радіоактивне забруднення водних екосистем після аварії на ЧАЕС. Шляхи надходження радіонуклідів у водойми. Радіаційний стан водних систем районів розташування АЕС. Методологія управління радіоємністю водоймища.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Реферат

«Радіотоксикологічна характеристика ¹³⁷Сs. Забруднення ¹³⁷Сs водних екосистем»

1. Загальна інформація про Цезій-137

Цезій-137 - бета-випромінювач з періодом напіврозпаду 30.174 року. ¹³⁷Сs відкритий в 1860 р. німецькими вченими Кірхгофа і Бунзеном. Назву отримав від латинського слова caesius - блакитний, за характерною яскравою лінії в синій області спектра. В даний час відомо кілька ізотопів цезію.

Ядерна енергетика є джерелом надходження ¹³⁷Сs в навколишнє середовище. Згідно з опублікованими даними в 2000 році реакторами АЕС усіх країн світу в атмосферу було викинуто близько 22,2 х 1019 Бк 137Сs. Викид ¹³⁷Сs здійснюється не тільки в атмосферу, але і в океани з атомних підводних човнів, танкерів, криголамів, оснащених ядерно-енергетичними установками. Сумарна активність продуктів поділу, що утворилися в ядерному реакторі атомної підводного човна потужністю 60 МВт при його безперервній роботі протягом одного року, сягає понад 3,7 х 1017 Вк, в тому числі ¹³⁷Сs - приблизно 24 х 1014 Бк. Природно, що при великих аваріях, що сталися з двома атомними підводними човнами США («Третер» у 1963 році і «Скорпіон» в 1967), велика частина радіоактивних речовин, включаючи ¹³⁷Сs, могла поступити у воду і виявитися джерелом тривалого забруднення.

За своїми хімічними властивостями цезій близький до рубідію і калію - елементам 1 групи. Радіоізотопи цезію застосовуються в хімічних дослідженнях, в гаммадефектоскопії, в радіаційнії технології, в радіобіологічних експериментах. ¹³⁷Сs використовується як джерело-випромінювання для контактної і дистанційної променевої терапії, а також для радіаційної стерилізації. Ізотопи цезію при будь-якому шляху надходження в організм добре всмоктуються.

2. Радіоактивне забруднення водних екосистем після аварії на ЧАЕС

2.1 Відкриті водойми

Найбільшому радіоактивному забрудненню піддалися річки басейну Дніпра, Сожу, Прип'яті і в меншій мірі - Німану і Західної Двіни.

У доаварійний період концентрація цезію-137 у воді р. Прип 'ять становили відповідно 0,0066 Бк / л. У перші дні після аварії (період первинного аерозольного забруднення) сумарна бета-активність води ріки Прип'ять в районі ЧАЕС перевищувала 3000 Бк / л і тільки до кінця травня 1986 знизилася до 150-200 Бк / л. Максимальні концентрації плутонію-239 у воді р. Прип 'ять склали 0,37 Бк / л.

У міграції цезію-137 у складі річкового стоку виключно велику роль грає його перенесення на твердих суспензіях (від 10 до 35-40% загальної стерпної активності). Під час паводків відбувається збільшення питомої активності води. Наприклад, в річці Брагинка біля м. п. Брагін вона в окремі роки зростала з 0,26 Бк / л до 0,33 Бк / л по цезію-137. Синхронно зростає і частка активності, пов'язана з твердими суспензіями.

Здатність річкових вод до самоочищення пояснюється постійною зміною мас води, випаданням зважених радіоактивних частинок на дно водойм і, частково, процесами сорбції що знаходяться в розчиненому стані радіонуклідів мелкодісперснимі зваженими і донними мінералами і органічними речовинами.

Під час повеней відбувається зворотний процес - переклад високоактивних донних опадів у завислий стан, що призводить до багаторазового зростання радіоактивності річкових вод.

За ступенем радіоактивного забруднення компоненти водних екосистем розташовуються в наступному порядку: донні відкладення> гідробіонти> вода.

Якщо для води і, у меншій мірі, суспензій характерно згодом зменшення вмісту цезію-137, то в донних відкладах та водної рослинності має місце підвищення його концентрації. Так, рівні забруднення донних відкладень Cs-137 по руслу річок Бесіди і Іпуті знаходяться в межах від 370 Бк / кг до 37000 Бк / кг, а локальні рівні досягають більш ніж 70000 Бк / кг.

В озерах радіонукліди головним чином зосереджені в донних відкладах та біоті. Накопичення радіонуклідів у водній рослинності з щорічним її відмиранням за відсутності стоку призводить до збільшення їх акумуляції в донних відкладах. Це обумовлює збереження достатньо високого рівня вмісту радіонуклідів у компонентах водних систем замкнутого типу. Наприклад, концентрація цезію-137 у воді оз. Святська (Ветковський район Гомельської області) становить 8,7 Бк / л і в біоті - 3,7 кБк / кг, а в одному з кінцевих ланок озерних трофічних ланцюгів - рибі - залежно від виду 18,0-39,0 кБк / кг (сухої маси), що може при вживанні в їжу істотно збільшити дозові навантаження.

Для озерних водних систем, розташованих в забрудненій зоні і виведених з антропогенного процесу, виявляється тенденція до їх заростання за рахунок некерованого зростання біоти різних екологічних груп. Це сприяє в певній мірі процесу очищення води від цезію-137 при одночасному зростанні радіоактивності донних відкладень.

радіоактивний водоймище управління аварія

2.2 Підземні води

У відношенні забруднення грунтових вод радіонуклідами чорнобильського походження слід зазначити, що фонові («» дочорнобильський «») значення питомої активності води по цезію-137 становили тисячні частки Бк / л, але вже в 1987 році було відмічено зростання цих показників.

Відзначається чітка залежність між щільністю забруднення і вмістом радіонуклідів у водах першого від поверхні горизонту. На територіях із щільністю забруднення цезієм-137 555-1480 кБк / кв. м концентрація радіонуклідів у грунтових водах становить 0,2-2,0 Бк / л як в Нижньо-Прип'ятської, так і в Сожской зонах. Для грунтових вод, область живлення яких забруднена цезієм-137 на рівні 185-555 кБк / кв. м, характерні такі рівні концентрації: для цезію-137 - 0,01-1,0 Бк / л.

Основними факторами, що визначають в майбутньому забруднення поверхневих вод, є надходження радіонуклідів з площ водозборів, а також процеси біологічного кругообігу в водних системах і далекого руслового переносу. У силу цих причин і розпаду радіонуклідів щільність радіоактивного забруднення водотоків, а також водозборів буде поступово знижуватися. У процесі виносу цезію-137 з прибережних ландшафтів більш чітко проявиться тенденція зростання відмінностей їх надходження у відкриті водойми за рахунок більшої рухливості стронцію. Менш забруднені прибережні території, що знаходяться вниз за течією, можуть додатково забруднюватися радіонуклідами завдяки вторинним процесам перенесення, особливо виявляється під час рясних дощів, повеней та паводків. Для замкнутих і слабопроточних водних систем озерного типу і далі буде відбуватися стік радіонуклідів з найближчих територій в улоговини водойм. Питомі активності поверхневих вод стабілізуються з коливаннями в періоди, пов'язані з екстремальними ситуаціями (посухи, повені, дощі).

Говорячи про розвиток прісноводної радіоекології, слід підкреслити, що радіоекологічні дослідження в 50-60 роках в основному включали вивчення процесів міграції, накопичення і розподілу в водних екосистемах цезію-137 як особливо небезпечного продукту ядерної реакції під час випробувань атомної зброї. Проводилися роботи з добору організмів-концентраторів для дезактивації радіоактивного забруднення води, розроблялися рекомендації щодо недопущення надходження радіонуклідів в організм людини.

У цей період проводилося вивчення вмісту цезію-137 в основних компонентах водних екосистем степової зони України.

Дослідження з накопичення, розподілу і міграції цезію-137, що надходить при глобальних випаданнях в системі «вода-гідробіонти-грунти», проводилися у водоймах трьох типів (водосховище, затоку, річка) степової зони України. З'ясовано, що загальний вміст цезію-137 в досліджуваних водоймах розподілялося таким чином: у воді - 2,0-4,1%, в грунтах - 83-94%, у водній рослинності -2,3-14%, у тварин об'єктах - 0,3-1,3%. Розподіл за концентраціями, як правило, становила наступний ряд: грунти> вища водна рослинність> водні тварини> вода. Найбільші концентрації цезію-137 відзначені серед грунтів - в чорному мулі, серед водної рослинності - в рдеста та рогозу. Освітлення підвищувало здатність водної рослинності концентрувати цезій-137 на 17-33%. Виявлена також певна залежність накопичення радіонуклідів цими об'єктами від ступеня антропогенного навантаження на водойми.

3. Шляхи надходження радіонуклідів у водойми

Дослідження Інгулецької, Південно-Бузької, Білоусівської, Каховської і Краснознаменської зрошувальних систем, показали, що міграційні процеси радіонуклідів як «станційного», так і «аварійно-чорнобильського» походження у водних об'єктах мають свої особливості і суттєво залежать від екологічних, гідрологічних та фізико-хімічних умов водойми.

Результати досліджень свідчать, що радіонукліди до цих водних екосистем надходять, в основному, двома шляхами: перший - перенесення «аварійно-чорнобильських» радіонуклідів (в основному, 90Sr, 137Cs) з річковим стоком Дніпра і Південного Бугу з забруднених територій водозбору цих річок; другий - перенесення «станційних» радіонуклідів (в основному, 137Cs, 3H) з технологічних водоймищ АЕС через фільтрацію і їх «продувку».

3.1 Радіоекологічна характеристика Дніпровської річкової системи

Радіаційна ситуація в найбільшій з обстежених водних екосистем - Дніпров...